УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА Российский патент 1998 года по МПК H04N9/77 

Изобретение относится к системе визуального отображения, такой как телевизионный приемник, где коэффициент усиления сигнала возбуждающего усилителя кинескопа может регулироваться вручную до заданного состояния без наведения ответного сигнала от взаимодействующей цепи автоматического управления смещением кинескопа (АУС).

В телевизионных приемниках иногда применяется система автоматического управления смещением кинескопа (АУС) для автоматической установки надлежащего черного изображения, представляющего уровни тока для каждой электронной пушки кинескопа. В результате этой операции воспроизводимое изображение защищается от вредного влияния отклонений смещения кинескопа от желаемого уровня (например, из-за старения и температурных эффектов). Один из типов системы АУС раскрыт в патенте США N 4263622, выданном на имя Вернера Хинна "Автоматическая система смещения кинескопа".

Система АУС работает типично: во время интервалов бланкирования кинескоп проводит небольшой уровень черного, представляющий ток бланкирования в ответ на задающее напряжение, представляющее информацию видеосигнала черного. Этот ток контролируется системой АУС для генерирования корректирующего напряжения, представляющего разницу между воспринятым уровнем тока черного и желаемым уровнем тока черного. Корректирующее напряжение подается на цепь обработки видеосигнала перед кинескопом с целью уменьшения такой разницы. Типично, корректирующее напряжение на вход управления смещением связанного усилителя постоянного тока задающего устройства кинескопа, который подает выходные видеосигналы, имеющие уровень, достаточный для непосредственного возбуждения электрода управления интенсивностью катода кинескопа. Корректирующее напряжение изменяет выходное напряжение смещения так, что в результате возникает желаемый уровень тока черного на катоде.

Напряжение катодного смещения, которое создает ток черного, не одинаково от кинескопа к кинескопу одного типа или даже от одной электронной пушки к другой в одном и том же кинескопе, что вызывается отклонениями при производстве, старением, температурными эффектами и другими факторами. Ввиду этих различий для обеспечения надлежащего управления уровнем черного система АУС должна иметь адекватный динамический диапазон управления или коэффициент усиления контура регулирования. Конструкция системы АУС в отношении динамического диапазона регулирования может быть достаточно сложной в случае ее использования в телевизионном приемнике, где видеосигналы подаются на задающий каскад кинескопа через входную цепь постоянного тока, включающую регулируемое вручную сопротивление для установки коэффициента усиления сигнала задающего каскада кинескопа на желаемый уровень. Такая регулировка обычно выполняется в процессе изготовления приемника и впоследствии во время обслуживания приемника.

Регулировка коэффициента усиления задающего каскада кинескопа, установленного на определенный уровень, может добавить еще одну переменную к конструкции системы АУС, когда такая регулировка коэффициента усиления между минимальным и максимальным значениями, увеличивает диапазон смещающих напряжений, появляющихся на выходе задающего каскада кинескопа и тем самым на катоде кинескопа. Для достижения такого результата необходимо, чтобы динамический диапазон или коэффициент усиления контура регулирования системы АУС был достаточно большим, чтобы осуществлять этот фактор дополнительного диапазона. Однако увеличенный коэффициент усиления контура регулирования в этом случае нежелателен, поскольку он может привести к нестабильности (например, осцилляции) контура управления АУС, в результате чего система АУС окажется неэффективной.

В качестве ближайшего технического решения (прототипа) заявитель предлагает патент США N 4277798, в котором раскрыто устройство для воспроизведения видеосигнала, содержащее кинескоп, видеопроцессор, вход которого является входом устройства, три формирователя напряжения смещения, формирователь управляющего сигнала, три видеоусилителя, выполненных на двух транзисторах, и три регулятора усиления, причем выход сигнала красного, выход сигнала зеленого и выход сигнала синего видеопроцессора подключены соответственно к входам первого, второго и третьего регуляторов усиления, выход каждого из которых подключен соответственно к входу первого, второго и третьего видеоусилителей, выход каждого из которых подключен к соответствующему катоду кинескопа, при этом первый управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему электроду кинескопа, второй управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу соответственно первого, второго и третьего формирователей напряжения смещения, и третий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу видеопроцессора, причем первый и второй входы формирователя управляющего сигнала являются входами для соответственно импульсов частоты строк и импульсов частоты полей, при этом один из выводов транзистора видеоусилителя является первым выходом соответственно сигнала r, g и b видеоусилителей и подключен к положительному напряжению источника питания через резистор, второй выход видеоусилителя подключен к входу формирователя напряжения смещения, выход которого подключен ко второму входу видеоусилителя, а регулятор усиления содержит переменный резистор, первый вывод которого является выходом регулятора усиления.

Регулирование коэффициента усиления между минимальным и максимальным значениями увеличивает диапазон смещающих напряжений, появляющихся на выходе задающего каскада кинескопа и тем самым на катоде кинескопа. Для достижения такого результата необходимо, чтобы динамический диапазон или коэффициент усиления контура регулирования был достаточно большим. Однако увеличенный коэффициент усиления контура регулирования в этом случае нежелателен, поскольку он может привести к нестабильности, например осцилляции контура управления.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для воспроизведения видеосигнала, которое позволило бы регулировать коэффициент усиления сигнала возбуждающего усилителя кинескопа вручную до заданного состояния, без наведения ответного сигнала от цепи автоматического управления.

Поставленная задача решается тем, что устройство для воспроизведения видеосигнала, содержащее кинескоп, видеопроцессор, сигнальный вход которого является входом устройства, три формирователя напряжения смещения, формирователь управляющего сигнала, три видеоусилителя, выполненные на двух транзисторах, и три регулятора усиления, при этом выход сигнала красного (r), выход сигнала зеленого (g) и выход сигнала синего (b) видеопроцессора подключены к входам соответственно первого, второго и третьего регуляторов усиления, выход каждого из которых подключен соответственно к входу первого, второго и третьего видеоусилителей, выход каждого из которых подключен к соответствующему катоду кинескопа, при этом первый управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему электроду кинескопа, второй управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу соответственно первого, второго и третьего формирователей напряжения смещения и третий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу видеопроцессора, причем первый и второй входы формирователя управляющего сигнала являются входами для, соответственно, импульсов частоты строк и импульсов частоты полей, при этом один из выводов транзистора видеоусилителя является первым выходом соответственно сигнала r, g и b видеоусилителей и подключен к положительному напряжению источника питания через резистор, второй выход видеоусилителя подключен к входу формирователя напряжения смещения, выход которого подключен к второму входу видеоусилителя, а регулятор усиления содержит переменный резистор, первый вывод которого является выходом регулятора усиления согласно изобретению, регулятор усиления дополнительно содержит блок компенсации, первый вход которого является входом регулятора усиления, второй вход блока компенсации подключен к положительному напряжению дополнительного источника питания, а выход блока компенсации подключен к второму выводу переменного резистора.

Согласно принципам настоящего изобретения предлагается система, где наличие переменного сопротивления, задающего коэффициент усиления описанного типа, не требует значительного дополнительного динамичного диапазона управления, показываемого системой АУС. В течение рабочих интервалов системы АУС на переменном сопротивлении поддерживается предписанное фиксированное напряжение независимо от фактического положения этого переменного сопротивления, поэтому регулирование этого переменного сопротивления не оказывает влияния на входной ток или на связанное с ним напряжение смещения задающего каскада кинескопа во время интервалов системы АУС.

На чертеже показана часть цветного телевизионного приемника, включающая систему АУС вместе с взаимодействующим усилителем кинескопа, согласно настоящему изобретению.

Цепи обработки телевизионного сигнала 10 подают раздельные компоненты яркости (Y) и цветности (C) составного цветного телевизионного сигнала на процессор 12 сигнала яркости - цветности. Процессор 12 содержит цепи управления коэффициентом усиления яркости и цветности, цепи задания уровня постоянного тока (например, включающие цепи удержания фиксированного уровня черного), демодуляторы цвета для выделения цветоразностных сигналов r - y, g - y и b - y и матричные усилители для объединения этих сигналов с обработанными сигналами яркости для создания цветного изображения низкого уровня, представляющего сигналы r, g и b. Эти сигналы усиливаются и иным образом обрабатываются цепями в блоках обработки выходного сигнала видеоусилителей 14a, 14b и 14с соответственно, которые подают усиленные сигналы цветного изображения высокого уровня R, G и B на соответствующие электроды управления интенсивностью катодов 16a, 16b и 16c цветного кинескопа 15. Блоки 14a, 14b и 14с также выполняют функции, связанные с операциями АУС, как будет описано ниже. В данном примере кинескоп 15 является кинескопом самосводящего типа с пушками, расположенными в линию с общей сеткой 18, связанной с каждой из электронных пушек, содержащим катодные электроды 16a, 16b и 16c.

Поскольку в данном варианте воплощения настоящего изобретения видеоусилители выходного сигнала 14a, 14b и 14c аналогичны друг другу, нижеследующее описание работы видеоусилителей 14a также относится к видеоусилителям 14b и 14c.

Видеоусилитель 14a содержит задающий каскад кинескопа, имеющий входной транзистор 20, включенный в схему с общим эмиттером, который получает видеосигнал r от процессора 12 через входную цепь 21, и выходной высоковольтный транзистор 22, включенный по схеме с общей базой, который вместе с транзистором 20 образует каскадный видеозадающий усилитель. Видеосигнал высокого уровня R, способный возбудить катод 16a кинескопа, появляется на нагрузочном сопротивлении 24 в цепи выхода коллектора транзистора 22. Обратная связь по постоянному току (отрицательная) для задающего каскада 20, 22 обеспечивается посредством резистора 25. Коэффициент усиления сигнала каскадного усилителя 20, 22 определяется в первую очередь отношением величины сопротивления 25, включенного в обратную связь, к величине сопротивления входной цепи 21. Блок обратной связи обеспечивает достаточно низкий выходной импеданс усилителя и способствует стабилизации рабочего уровня постоянного тока на выходе усилителя.

Воспринимающий резистор 30 включен последовательно между коллекторными и эмиттерными цепями транзисторов 20 и 22 и служит для выработки в точке A напряжения, представляющего уровень тока черного на катоде кинескопа, проходящего во время интервалов бланкирования кинескопа. Резистор 30 работает совместно с системой АУС приемника, описание которой приводится ниже.

Блок управляющей логики 40 реагирует на сигнал степени горизонтальной синхронизации (H) и на сигнал степени вертикальной синхронизации (V), получаемых от отклоняющих цепей приемника, для генерирования тактирующих сигналов V_B, V_S и V_G, которые управляют работой функции АУС во время периодических интервалов АУС. Каждый интервал АУС начинается вскоре после конца интервала обратного хода по вертикали во время интервала вертикального бланкирования и охватывает несколько интервалов горизонтальных строк, также в интервале вертикального бланкирования и во время которого отсутствует информация об изображении видеосигнала, как показано, например, в вышеуказанном патенте США N 4263622 Вернера Хинна и в патенте США N 4277798 того же автора.

Тактирующий сигнал V_B генерируется вскоре после конца интервала обратного хода по вертикали и присутствует в течение интервала АУС. Этот сигнал подается на входную управляющую клемму процессора яркости-цветности 12, чтобы на выходах r, g и b процессора 12 появился задающий уровень постоянного тока, представляющий уровень черного, соответствующий отсутствию видеосигналов. Это может быть достигнуто уменьшением коэффициента усиления сигнала процессора 12 по существу до нуля с помощью цепей управления коэффициентом усиления процессора 12 в ответ на сигнал V_B и изменением уровня постоянного тока траектории обработки видеосигнала с помощью цепей управления уровнем постоянного тока процессора 12 для выработки задающего уровня, представляющего черное изображение на сигнальных выходах процессора 12.

Тактирующий сигнал V_G, положительный импульс возбуждения сетки, возникает в течение предписанного участка интервала АУС (например, во время двух интервалов горизонтальной строки во время интервала вертикального бланкирования). Выбирающие тактирующие сигналы V_S возникают во время интервала АУС для того, чтобы выбирающие цепи видеоусилители 14a, 14b и 14c могли работать для выработки выходного сигнала управления смещением, представляющего ток уровня черного катода кинескопа.

Во время интервалов АУС положительный импульс V_G подает смещение вперед на сетку 18 кинескопа, в результате чего электронная пушка, содержащая катод 16a и сетку 18, повышает проводимость. Кинескоп функционирует как катодный повторитель в ответ на сеточный импульс V_G, где аналогично фазированный, но имеющий положительную полярность вариант сеточного импульса V_G появляется на катоде 16a во время интервала сеточного импульса. Амплитуда выходного импульса катода, полученного таким образом, пропорциональна уровню катодной проводимости тока черного (типично - несколько микроампер), но является несколько ослабленной относительно сеточного импульса V_G.

Этот возбужденный положительный выходной импульс катода появляется на коллекторе транзистора 22, что вызывает повышение напряжения на коллекторе во время присутствия катодного импульса.

Это повышение напряжения подается на базовый вход транзистора 22 через резистор обратной связи 25, в результате чего проводимость транзистора 20 повышается пропорционально при наличии катодного импульса. Повышенный ток, пропущенный транзистором 20, вызывает появление напряжения на воспринимающем резисторе 30. Это напряжение появляется в форме импульса отрицательного напряжения, появляющегося на точке A и который пропорционален по величине катодному выходному импульсу, представляющему уровень черного. Величина этого импульса напряжения определяется произведением величины сопротивления резистора 30 на величину возросшего тока, наведенного на резисторе 30 посредством работы резистора 25 в качестве элемента обратной связи.

Импульс напряжения, представляющий ток черного, подается из точки A через конденсатор 34 на выбирающий и управляющий блок обработки сигнала 36. Выбирающие цепи в блоке 36 под управлением синхронизирующих сигналов выборки V_S вырабатывают сигнал управления смещением, пропорциональный напряжению, воспринятому в точке А. Сигнал управления смещением запоминается (например, посредством заряда запоминающего "удерживающего" конденсатора в блоке 36) до следующего интервала АУС и подается через цепь смещения, содержащую резисторы 35, 37 и 38, на вход управления смещением на базе транзистора 20 для поддержания желаемого смещающего напряжения катода, соответствующего желаемому катодному току уровня черного. К примеру, если величина возбужденного выходного импульса соответствует состоянию избыточного тока уровня черного, сигнал управления смещением меняется на менее положительный для уменьшения смещающего тока базы транзистора 20. В результате смещающее напряжение на катоде 16a, появившееся на коллекторе транзистора 22, увеличивается для уменьшения уровня тока черного до правильного уровня.

Блок 36 может использовать образец сигнала и содержать цепи, описанные в патенте США N 4331981 "Линейный выбирающий усилитель с высоким коэффициентом усиления" и в патенте США N 4331982 "Выбирающая и запоминающая цепь, в частности, для небольших сигналов". Блок 36 может также использовать цепи обработки управляющим и выбирающим напряжением, показанные в патенте США N 4277798 Вернера Хинна "Система автоматического смещения кинескопа с повышенной помехозащищенностью".

Замечено, что схема подачи входного сигнала 21, связанная с возбуждающим устройством кинескопа 20, 22, содержит фиксированный делитель напряжения, содержащий резисторы 51 и 52 и регулируемый вручную резистор 55. Резистор 55 предназначен для регулировки во время производства приемника и во время его обслуживания для задания коэффициента усиления сигнала возбуждающим устройством 20, 22 до желаемого уровня.

Базовое напряжение непрерывно проводящего входного транзистора 20 с заземленным эмиттером равно примерно +0,6 В. Это напряжение, которое по существу является фиксированным, соответствует падению напряжения на базоэмиттерном переходе транзистора 20 и появляется в точке B, к которой подсоединен выходной конец регулируемого резистора 55. Входной конец регулируемого резистора 55 подключен к точке C, которая соответствует отводу на делителе фиксированного напряжения 51, 52. Номинальные величины резисторов 51, 52 делителя фиксированного напряжения выбираются такими, что во время полного интервала АУС, когда задающее напряжение черного появляется на сигнальном выходе r процессора 12, постоянное напряжение, появившееся под воздействием работы делителя напряжения в точке C (аналог по напряжению задающего напряжения черного от процессора 12), по существу равняется постоянному напряжению, появляющемуся в точке B. Например, напряжения в точке B и в точке C приблизительно равны +0,6 В при показанных номиналах элементов цепи и когда задающее напряжение черного на выходе r процессора 12 приблизительно равно +3,8 В.

Во время интервалов АУС постоянное напряжение с обеих сторон управляющего смещением резистора 55 по существу одинаково, в результате чего в это время на этом резисторе 55 происходит по существу нулевое падение напряжения. В результате установка регулируемого резистора 55 в любое положение между его крайними значениями не приведет к изменению базового тока смещения транзистора 20 и не вызовет изменения потенциала катода кинескопа (на коллекторе транзистора 22), что в противном случае потребовало бы дополнительного динамического диапазона регулирования (коэффициента усиления контура регулирования) от системы АУС. Ниже описывается эффект, даваемый предлагаемой конструкцией.

На практике смещающий потенциал катода 16a для получения желаемого тока уровня черного может изменяться в диапазоне приблизительно 45 В (например, от +150 до +195 В для данного потенциала сетки) из-за множества факторов, включая старение, температурные эффекты, допуски при изготовлении кинескопа. Соответственно динамический диапазон и коэффициент усиления контура регулирования системы АУС должны быть достаточно велики, чтобы соответствовать этому диапазону катодных потенциалов.

Если описанная функция делителя напряжения с резисторами 51, 52 по поддержанию равных напряжений в точках B и C в течение V_B отсутствует (например, при удалении резистора 52), то во время интервалов АУС на резисторе управления коэффициентом усиления 55 возникает падение напряжения. Входной ток транзистора 20 изменится при изменении установки резистора 55, что приведет к пропорциональному, но нежелательному изменению катодного потенциала, получаемого на коллекторе транзистора 22. В этой связи следует отметить, что каскадный усилитель обратной связи 20, 22, 25 представляет собой операционный усилитель с неинверсирующим входом, соответствующим заземленному эмиттеру транзистора 20, инверсирующим входом, соответствующим базе транзистора 20, выходом на коллекторе транзистора 22 и с коэффициентом усиления сигнала, определяемым отношением импеданса обратной связи (резистор 25) между выходом и инверсирующим входом к входному импедансу, определяемому цепью 21. Соответственно выходное напряжение этого усилителя на коллекторе транзистора 22 будет регулироваться до любого необходимого уровня для сохранения базового напряжения на инверсирующем входе транзистора 20 по существу равным эмиттерному напряжению неинверсирующего входа транзистора 20 и меньшим, чем по существу постоянное падение напряжения на базоэмиттерном переходе транзистора 20. Таким образом, выходное напряжение на коллекторе транзистора 22 будет меняться пропорционально изменению номинала входного резистора 55 при регулировке.

Нежелательные пропорциональные изменения катодного потенциала в ответ на установку резистора 55 должны демпфироваться динамическим диапазоном регулирования системы АУС, если требуется достичь эффективного управления катодным током уровня черного. Увеличение диапазона изменений катодного напряжения, вызываемое регулировкой резистора 55, требует соответственно расширенного коэффициента усиления контура регулирования АУС. В некоторых случаях требуется дополнительное усиление, которое требуется, может быть неприемлемо велико, что может привести к нестабильности контура управления АУС. При отсутствии описанного действия делителя напряжения, выполняемого резисторами 51 и 52, переменный резистор 55 между своими крайними положениями может давать дополнительный диапазон вариаций смещающего катодного напряжения, более чем вдвое превышающий ожидаемый диапазон в 45 В. В показанном варианте воплощения дополнительный диапазон изменений смещающего катодного напряжения может достигать порядка 60 - 70 В, подвергаясь эффектам самоограничения каскада возбуждения, в частности при более высоких уровнях катодного напряжения, В таком случае общий диапазон ожидаемого изменения смещающего катодного напряжения может достигать порядка 105-115 В, либо приблизительно в два с половиной раза больше диапазона, который получился бы в ином случае. Соответственно, коэффициент усиления контура регулирования системы АУС должен быть значительно увеличен для поглощения этого дополнительного диапазона изменений катодного напряжения.

При использовании описанного устройства делителя напряжения по настоящему изобретению нежелательный дополнительный диапазон изменений катодного напряжения и возникающая в связи с этим необходимость значительного расширения коэффициента усиления контура управления АУС отсутствуют. Резистор управления коэффициентом усиления 55 можно регулировать без создания нежелательного дополнительного изменения катодного напряжения, на которое должна реагировать система АУС. Таким образом, коэффициент усиления контура управления АУС можно сохранять на более низком и более удобном уровне.

Нормально допускаемые отклонения схемы не дают возможности весьма точного соответствия эквипотенциальных напряжений, появляющихся в точках B и C на резисторе 55. Однако очень точное соответствие этих потенциалов не требуется для практических применений.

Следует отметить, что цепь преобразования напряжения, включающая резисторы деления напряжения 51 и 52, не требуется в системе, где задающее напряжение черного выдается процессором видеосигнала в течение интервалов АУС на вход резистора управления коэффициентом усиления и равно смещающему напряжению, присутствующему на выходе этого резистора. В показанном устройстве это соответствует ситуации, когда процессор 12 выдает сигнал r непосредственно на точку C и показывает уровень задающего напряжения +0,6 В во время рабочих интервалов АУС, которое равно потенциалу, появляющемуся на точке B.

Устройство для воспроизведения видеосигнала содержит выходной видеоусилитель постоянного тока кинескопа, воспроизводящего изображение, и систему автоматического управления смещением (АУС) кинескопа для поддержания желаемого уровня катодного тока черного изображения. Видеопроцессор подает видеосигналы на выходной усилитель через входную цепь, содержащую регулируемый вручную резистор для предварительной установки коэффициента усиления усилителя. Во время рабочих интервалов АУС на регулируемом вручную резисторе управления коэффициентом усиления сохраняется по существу нулевое падение напряжения, поэтому регулировка этого резистора управления коэффициентом усиления не оказывает нежелательного влияния на катодное напряжение смещения кинескопа, контролируемое системой АУС. Технический результат заключается в возможности регулировки коэффициента усиления сигнала возбуждающего усилителя кинескопа вручную до заданного состояния без наведения ответного сигнала от цепи автоматического управления. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для воспроизведения видеосигнала, содержащее кинескоп, видеопроцессор, сигнальный вход которого является входом устройства, три формирователя напряжения смещения, формирователь управляющего сигнала, три видеоусилителя, выполненные на двух транзисторах, и три регулятора усиления, при этом выход сигнала красного (r), выход сигнала зеленого (g) и выход сигнала синего (b) видеопроцессора подключены к входам соответственно первого, второго и третьего регуляторов усиления, выход каждого из которых подключен соответственно к входу первого, второго и третьего видеоусилителей, выход каждого из которых подключен к соответствующему катоду кинескопа, при этом первый управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему электроду кинескопа, второй управляющий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу соответственно первого, второго и третьего формирователей напряжения смещения и третий выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу видеопроцессора, причем первый и второй входы формирователя управляющего сигнала являются входами для соответственно импульсов частоты строк и импульсов частоты полей, при этом один из выводов транзистора видеоусилителя является первым выходом соответственно сигнала r, g и b видеоусилителей и подключен к положительному напряжению источника питания через резистор, второй выход видеоусилителя подключен к входу формирователя напряжения смещения, выход которого подключен к второму входу видеоусилителя, а регулятор усиления содержит переменный резистор, первый вывод которого является выходом регулятора усиления, отличающееся тем, что регулятор усиления дополнительно содержит блок компенсации, первый вход которого является входом регулятора усиления, второй вход блока компенсации подключен к положительному напряжению дополнительного источника питания, а выход блока компенсации подключен к второму выводу переменного резистора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок компенсации содержит два резистора, в которых первый вывод первого резистора является первым входом блока компенсации, а первый вывод второго резистора является вторым входом блока компенсации, при этом вторые выводы первого и второго резисторов объединены и являются выходом блока компенсации.